Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.5
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pp.495-502
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2004
In this paper, kinematic structure of parallel manipulator having 6-DOF is determined to follow the specific trajectory represented by several curves expressed by the parametric variable functions. In addition, the parallel manipulator is designed to have a high dexterity by considering a kinematic isotropy which can stabilize the motion of the moving platform in the restricted workspace.
The 6-DOF parallel manipulator is a closed-kindmatic chain robot manipulator that is capable of providing high structural rigidity and positional accuracy. Because of its advantage, the parallel manipulator have been widely used in many engineering applications such as vehicle/flight driving simulators, rogot maniplators, attachment tool of machining centers, etc. However, the kinematic analysis for the implementation of a real-time controller has some problem because of the lack of an efficient lagorithm for solving its highly nonliner forward kinematic equation, which provides the translational and orientational attitudes of the moveable upper platform from the lenght of manipulator linkages. Generally, Newton-Raphson method has been widely sued to solve the forward kinematic problem but the effectiveness of this methodology depend on how to set initial values. This paper proposes a hybrid method using genetic algorithm(GA) and Newton-Raphson method to solve forward kinematics. That is, the initial values of forward kinematics solution are determined by adopting genetic algorithm which can search grobally optimal solutions. Since determining this values, the determined values are used in Newton-Raphson method for real time calcuation.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.5
s.236
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pp.680-688
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2005
This paper presents a methodology for the stiffness analysis of a low-DOF parallel manipulator. A low-DOF parallel manipulator is a spatial parallel manipulator which has less than six degrees of freedom. The reciprocal screws of actuations and constraints in each leg can be determined by making use of the theory of reciprocal screws, which provide information about reaction forces due to actuations and constraints. When pure farce is applied to a leg, the leg stiffness is modeled as a linear spring along the line. For pure couple, it is modeled as a rotational spring about the axis. It is shown that the stiffness model of an it_DOF parallel nipulator consists of F springs related to actuations and 6-F springs related to constraints connected from the moving platform to the base in parallel. The 6x f Cartesian stiffness matrix is derived, which is the sum of the Cartesian stiffness matrices of actuations and constraints. Finally, the 3-UPU, 3-PRRR, and Tricept parallel manipulators are used as examples to demonstrate the methodology.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.5
no.3
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pp.324-337
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1999
In this work, a new 3-PSP type spatial 3-degree-of-freedom parallel mechanism is proposed. And a 6 DOF hybrid manipulator which consists of a 3-PPR type planar 3 DOF parallel mechanism and a new 3-PSP type spatial 3-degree-of-freedom parallel mechanism is proposed. Both 3 DOF mechanism modules have closed-form forward position solutions and particularly, 3-PSP spatial module has unique forward position solution. Firstly, the closed-form position analysis and first-order kinematic analysis for the proposed 3-PSP type module are carried out, and the first-order kinematic characteristics are examined via maximum singular value and the isotropic index of the mechanism. It is shown through these analyses that the mechanism has excellent isotrpic property throughout the workspace. Secondly, position and kinematic analysis of the 3-PPR planar module are briefly described. Thirdly, the forward position analysis for the 3-PPR 3-PSP type 6 degree-of-freedom hybrid mechanism consisting of a 3-PPR planar module and a 3-PSP spatial module is performed along with the analysis of the workspace size and first-order kinematic characteristics. The kinematic characteristics of the proposed hybrid manipulator are compared to those of geometrically similar Stewart manipulator.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.6
no.5
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pp.677-688
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2008
In this paper, the general problem of impedance control for a robotic manipulator with a moving flexible base is addressed. Impedance control imposes a relation between force and displacement at the contact point with the environment. The concept of impedance control of flexible base mobile manipulator is rather new and is being considered for first time using singular perturbation and new sliding mode control methods by authors. Initially slow and fast dynamics of robot are decoupled using singular perturbation method. Slow dynamics represents the dynamics of the manipulator with rigid base. Fast dynamics is the equivalent effect of the flexibility in the base. Then, using sliding mode control method, an impedance control law is derived for the slow dynamics. The asymptotic stability of the overall system is guaranteed using a combined control law comprising the impedance control law and a feedback control law for the fast dynamics. As first time, base flexibility was analyzed accurately in this paper for flexible base moving manipulator (FBMM). General dynamic decoupling, whole system stability guarantee and new composed robust control method were proposed. This proposed Sliding Mode Impedance Control Method (SMIC) was simulated for two FBMM models. First model is a simple FBMM composed of a 2 DOFs planar manipulator and a single DOF moving base with flexibility in between. Second FBMM model is a complete advanced 10 DOF FBMM composed of a 4 DOF manipulator and a 6 DOF moving base with flexibility. This controller provides desired position/force control accurately with satisfactory damped vibrations especially at the point of contact. This is the first time that SMIC was addressed for FBMM.
This paper proposes a sliding mode controller with fuzzy adaptive perturbation compensator(FAPC) to get a good control performance and reduce the chatter, The proposed algorithm can reduce the chattering because the proposed fuzzy adaptive perturbation compensator compensates the perturbation terms. The compensator computes the control input for compensating unmodeled dynamic terms and disturbance by using the observer-based fuzzy adaptive network(FAN) The weighting parameters of the compensate. are updated by on-line adaptive scheme in order to minimize the estimation error and the estimation velocity error of each actuator. Therefore, the combination of sliding mode control and fuzzy adaptive network gives the robust and intelligent routine to get a good control performance. To evaluate the control performance of the proposed approach, tracking control is experimentally carried out for the hydraulic motion platform which consists of a 6-DOF parallel manipulator.
In this paper, a 2-DOF planar parallel manipulator with two revolute actuators and one passive constraining leg. The kinematic analysis of the mechanism is analytically performed : the inverse and forward kinematics problems are solved in closed forms, the workspace is derived systematically, and the three kinds of singular configurations are round. The optimal design to determine the geometric parameters and the operating limits of the actuated legs is performed considering the kinematic manipulability and workspace size. These results of the paper show the effectiveness of the presented manipulator.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.6
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pp.471-477
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2000
The position control accuracy of a robot arm is significantly deteriorated when a long arm robot is operated at a high speed. In this case, the robot arm must be modeled as a flexible structure, not a rigid one, and its control system should be designed with its elastic modes taken into account. In this paper, the tip position control scheme of a one-link flexible manipulator using 2-DOF controller with sliding mode is presented. The robot consists of a flexible arm manufactured with a thin aluminium plate, an AC servo motor with a harmonic drive for speed reduction, an optical encoder and a CCD camera as a vision sensor for on-line measuring the tip deflection of the flexible m. Simulation and experimental results of the flexible manipulator with a proposed controller are provided to show the effectiveness of the controller.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.2
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pp.704-710
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2017
Our research team is developing a 6-DOF manipulator that is adequate for the narrow workspace of press forming processes. This paper addresses the task sequence optimization methods for the manipulator to minimize the task-finishing time. First, a kinematic model of the manipulator is presented, and the anticipated times for moving among the task locations are computed. Then, a mathematical model of the task sequence optimization problem is presented, followed by a comparison of three meta-heuristic methods to solve the optimization problem: an ant colony system, simulated annealing, and a genetic algorithm. The simulation shows that the genetic algorithm is robust to the parameter settings and has the best performance in both minimizing the task-finishing time and the computing time compared to the other methods. Finally, the algorithms were implemented and validated through a simulation using Mathworks' Matlab and Coppelia Robotics' V-REP (virtual robot experimentation platform).
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.16
no.6
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pp.187-192
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2007
In this paper we present a 3-DOF manipulator of which task is to unload the product from a micro factory. The micro factory developed by KITECH presses sheet metal to produce a micro valve that is used for micro pump. Our research is focused on the development of a small-sized unloading manipulator which works in the narrow workspace between the dies. We have implemented pick-and-place task with vacuum pressure and 3-DOF motion with stepping motors. We present the design procedures and analysis required in each module.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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